铝/镁/铝合金复合板爆炸焊接数值模拟及制备

发布时间：2022-07-03 13:05

　　镁合金具有轻质高强,资源丰富等优势,并已应用于航空航天、汽车工业等领域。然而,耐腐蚀性能差的不足严重制约着镁及镁合金的进一步推广应用。采用表面覆铝的方法,将两层6061铝合金板材覆于AZ31B镁合金板材的上下两侧,制备获得的铝/镁/铝合金复合板材可兼具铝合金材料高韧性和耐蚀性的优点,同时也有利于提高镁合金板材的表面性能及综合力学性能。论文提出一次爆炸焊接方法制备铝/镁/铝三层复合板,并对其焊接窗口、焊接过程以及爆炸焊接波形界面形成机理进行系统研究。由于实际爆炸焊接过程的瞬时性及危险性的特点,导致爆炸焊接试验过程难以直接观察。因此,采用数值模拟的方法研究该过程是必要的。本文采用ANSYS有限元数值模拟方法,计算了铝/镁/铝爆炸焊接的可焊接窗口;利用数值模拟方法研究了铝/镁/铝合金三层复合板爆炸焊接的具体过程及界面连接机理;通过数值模拟对复合板界面的分析,得出铝/镁界面爆炸焊接波形形貌的形成过程,并分析基复板材料本身的性能对复合板界面形貌的影响;基于数值模拟的结果,进行一次爆炸焊接试验,成功制备了铝/镁/铝合金三层复合板,并结合采用应力波理论及数值模拟方法分析铝/镁/铝合金三层复合板爆炸焊... 

【文章页数】：85 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 选题背景及意义
    1.2 镁及镁合金的特点及发展现状
    1.3 镁合金与铝合金板材连接的意义
    1.4 铝/镁合金层状复合板的研究现状
    1.5 爆炸焊接层状复合板的研究现状
        1.5.1 爆炸焊接简介
        1.5.2 爆炸焊接发展及研究进展
        1.5.3 三层复合板爆炸焊接工艺研究
        1.5.4 爆炸焊接的数值模拟研究
        1.5.5 爆炸焊接连接界面研究现状
    1.6 本课题研究的主要内容及技术路线
第二章 铝/镁/铝合金爆炸焊接数值建模及试验方法
    2.1 引言
    2.2 试验材料
    2.3 有限元模拟模型的建立
        2.3.1 有限元模型的选择
        2.3.2 铝/镁合金以及炸药的状态方程与材料模型
    2.4 爆炸焊接试验方法
        2.4.1 爆炸焊接装置
        2.4.2 爆炸焊接工艺
    2.5 小结
第三章 铝/镁/铝合金爆炸焊接可焊接窗口建立
    3.1 引言
    3.2 爆炸焊接可焊接窗口的建立
    3.3 铝/镁/铝爆炸焊接v_p-β可焊接下限
    3.4 铝/镁/铝爆炸焊接δ_f-R焊接窗口
    3.5 小结
第四章 铝/镁/铝合金爆炸焊接过程数值模拟及界面分析
    4.1 引言
    4.2 数值模拟模型及材料参数
    4.3 模拟结果分析讨论
        4.3.1 波形界面及射流
        4.3.2 界面压力分布
        4.3.3 界面剪切应力分布
        4.3.4 界面有效塑性应变分布
        4.3.5 界面温度场分布
    4.4 小结
第五章 爆炸焊接波形界面形成机制及界面形貌的影响因素
    5.1 引言
    5.2 爆炸焊接波形形成过程及机理
    5.3 基覆板密度之比对形成波形的影响
    5.4 基覆板强度之比对形成波形的影响
    5.5 基覆板射流对波形界面形貌的影响
    5.6 小结
第六章 铝/镁/铝三层板爆炸焊接制备及复合板缺陷分析
    6.1 引言
    6.2 铝/镁/铝三层板焊接参数及宏观形貌
    6.3 铝/镁/铝三层板波形界面形貌及分析
    6.4 焊接缺陷的应力波理论分析
        6.4.1 爆炸焊接过程中应力波的影响
        6.4.2 三层板爆炸焊接的应力波作用
        6.4.3 应力波作用下的反射断裂现象
        6.4.4 铝/镁/铝三层板焊接过程中应力波影响的数值模拟研究
    6.5 小结
第七章 结论与展望
    7.1 结论
    7.2 研究展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间参加的科研项目及研究成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]钛/钢爆炸复合板界面连接机理与力学行为（英文）[J]. 祖国胤,孙溪,张精华.  稀有金属材料与工程. 2017(04)
[2]钛/铝/钛三层板的一次爆炸复合[J]. 范敏郁,郭训忠,崔圣强,吴倩,秦亮,陶杰.  稀有金属材料与工程. 2017(03)
[3]Mg/Al合金爆炸焊连接及其界面接合机制[J]. 张婷婷,王文先,袁晓丹,刘瑞峰,谢瑞山.  机械工程学报. 2016(12)
[4]爆炸焊接界面成波机理[J]. 侯国亭,冯健,袁安富,王超.  爆破. 2013(04)
[5]AZ31镁合金在TMPAC-AlCl3离子液体中电镀铝（英文）[J]. 刘奎仁,柳泉,韩庆,涂赣峰.  Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2011(09)
[6]Microstructures and Mechanical Properties of Al/Mg Alloy Multilayered Composites Produced by Accumulative Roll Bonding[J]. H.S.Liu 1),B.Zhang 2) and G.P.Zhang 1) 1) Shenyang National Laboratory for Materials Science,Institute of Metal Research,Chinese Academy of Sciences,Shenyang 110016,China 2) Key Laboratory for Anisotropy and Texture of Materials of Ministry of Education,School of Materials ＆ Metallurgy,Northeastern University,Shenyang 110004,China.  Journal of Materials Science ＆ Technology. 2011(01)
[7]爆炸焊接界面波形参数的影响因素[J]. 王建民,朱锡,刘润泉.  北京科技大学学报. 2008(06)

博士论文
[1]冲击爆炸问题的物质点无网格法研究[D]. 马上.清华大学 2009



本文编号：3654903